PRACTICA No. 7 y 8 ENSAYO ESTATICO DE COMPRESIÓN

Transcripción

1 PRACTICA No. 7 y 8 ENSAYO ESTATICO DE COMPRESIÓN OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Realizar los ensayos de compresión en diferentes materiales y obtener sus características y propiedades mecánicas, así como observar el comportamiento esfuerzo- deformación en cada material para obtener la conclusión del ensayo. APARATOS DE MEDICIÓN: Máquina universal de pruebas, calibrador vernier, graficador (opcional), plato de compresión para aplicación de carga, platos de compresión para centrar la pieza. TEORÍA.- Cuando menos en teoría, el ensayo de compresión es meramente lo contrario al de tensión con respecto a la dirección o el sentido de aplicación de la carga. Existen varias limitaciones del ensayo estático de compresión: 1. La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial. 2. La fricción entre los puentes de la máquina o los platos de apoyo y las superficies de los extremos de la probeta, esto ocasiona esfuerzos flexionantes en la probeta y tienden a pandear o flambear a esta. A medida que la longitud de la probeta disminuye el efecto de fricción entre los apoyos y la máquina se vuelve mas significativo. Es importante que la probeta trabaje puramente a compresión y no como un miembro estructural tipo columna, de modo que la acción se limita aquí al bloque de compresión corto. La selección de la relación entre la longitud y la sección de la probeta de compresión es importante. A medida que la longitud de la probeta se aumenta, se presenta una tendencia creciente hacia la flexión de la pieza, con la consiguiente distribución no-uniforme de esfuerzos combinados axial y de flexión, sobre una sección recta. Por lo que se sugiere una relación entre altura y sección transversal de la probeta, conocida como esbeltez y está dada por el cociente entre la longitud o altura, al radio de giro de la probeta; es decir:

2 Re lacion de esbeltez = L r g En donde el radio de giro ( r g ) se obtiene como la raíz cuadrada del momento de inercia (I) entre el área (A) de la probeta, esto es: r g = I A Para poder considerar una probeta como bloque a compresión, es necesario que la relación de esbeltez sea menor o igual que 60. Esto dependerá de las recomendaciones que hagan las agencias de ensayes e inspección en cuanto a su valor. BLOQUE A COMPRESIÓN = L 60 r g Para una probeta cilíndrica el radio de giro es la cuarta parte del diámetro. PROBETA CILÍNDRICA = r g = d 4 Por lo que su relación de esbeltez será: R. ESBELTEZ = L r g L d 4 = R. ESBELTEZ = 4L d CONDICIONES PARA REALIZAR EL ENSAYO: 1. Que el material sea homogéneo 2. Que la carga se aplique axialmente 3. Que la sección longitudinal sea recta 4. Que se comporte puramente a compresión, (relación de esbeltez menor que 60) 5. Velocidad del ensayo constante 6. Los extremos de las probetas de compresión deben ser planos

3 PROCEDIMIENTO A SEGUIR.- Primeramente antes de colocar la probeta en la máquina universal, se medirán con el calibrador vernier sus dimensiones iniciales (longitud y diámetro). Enseguida y después de cerciorarse que las superficies de los extremos de las probeta así como las caras de los bloques de apoyo estén completamente libres de grasa, aceite o cualquier otra clase de partículas que pudieran influir en la restricción friccional de las superficies de los extremos, se coloca la probeta en la máquina, debe tenerse mucho cuidado para lograr el centrado, la alineación de la probeta y de los platos de apoyo (o de compresión) en la máquina, se baja el cabezal fijo de la máquina hasta hacer contacto con los platos de apoyo y en seguida haremos lecturas de carga contra deformación o desplazamiento en la pantalla si la máquina es digital, si es de lectura caratular de carga se tendrá que colocar el extensómetro en la mesa de prueba para leer la deformación (o desplazamiento) y se procede a aplicar la carga con una velocidad conveniente al material de que se trate. Para los materiales quebradizos debe realizarse cuidadosamente el ensayo, ya que al ocurrir la fractura pueden saltar las partes fracturadas. Para los dúctiles en los cuales no ocurre ese fenómeno, la carga última o máxima que se aplique a la probeta se hará a criterio de la persona que realiza el ensayo. La figura 7.1 muestra los tipos de fracturas : Fallas en metales dúctiles Falla en metales frágil Figura 1 Tipos de fracturas en metales. Se quita la carga, se levanta el cabezal de la máquina y se procede a medir las dimensiones finales de la probeta, (longitud y diámetro), con los datos obtenidos de cargas y deformaciones así como las dimensiones originales y finales de la probeta se procederá a elaborar los cálculos que se piden en la bitácora de valores finales.

4 d d h= 0.9d h= 3d d h =8d a 10 d Probeta Corta Probeta Mediana Probeta Larga Los diámetros deben de hacerse dentro de de pulgada de las dimensiones indicadas. Figura 2 Estándares para probetas de compresión ASTM. E-9 TABLA 1 TIPO DIAMETRO, d Pulgadas Altura, h Pulgadas CORTA MEDIANA LARGA

5 ( a ) ( b ) ( c ) Figura 3a Tipos de fractura a compresión paralela a la fibra, en madera. ( ASTM. D143) ( d ) ( e ) ( a ) Aplastamiento ( plano de ruptura aproximadamente horizontal ). ( b ) Grieta cuneiforme ( nótese la dirección de la rajadura: radial o tangencial ). ( c ) Corte ( plano de ruptura en ángulo agudo con la horizontal ). ( d ) Rajadura. ( e ) Corte y Rajadura paralelos a la fibra. (Usualmente ocurre en piezas de fibra transversales ) Figura 3b Tipos de fractura a compresión paralela a la fibra, en madera. ( ASTM. D143)

6 ACOTACIONES: PULGADAS Figura 4 Método para ensayo de compresión en madera perpendicular a la fibra, ( ASTM. D143) El ensayo No.7 se hará en el modo de operación manual de la máquina universal El ensayo No. 8 se hará en el modo automático a través de la programación del software de la maquina universal.

7 BITÁCORA DE VALORES OBTENIDOS PRÁCTICA No. 7 8 PRUEBA No. 1 2 VALORES INICIALES Material Estándar Diámetro inicial Longitud inicial Longitud total Área inicial Volumen inicial Rango de carga Relación de esbeltez Velocidad del ensayo Longitud final Diámetro final Carga de cedencia Carga máxima Resistencia a la cedencia Resistencia máxima Módulo de elasticidad % de Reducción de longitud % de Aumento de área Resiliencia elástica Unitaria Resiliencia elástica Total Tenacidad unitaria Tenacidad total Textura del grano Tipo de falla Observaciones del ensayo: VALORES FINALES BITACORA DEL ENSAYO DE COMPRESION 1

8 (Práctica No.7) MATERIAL: Estándar: Velocidad del ensayo: Fecha: Realizo: Punto Carga Deformación * Carga Deformación * No. ( ) ( ) ( ) ( ) *Desplazamiento del pistón se considera como una aproximación ala deformación que se presenta en el material. BITACORA DEL ENSAYO DE COMPRESION 2

9 (Práctica No.8) MATERIAL: Estándar: Velocidad del ensayo: Fecha: Realizo: Punto Carga Deformación * Carga Deformación * No. ( ) ( ) ( ) ( ) *El desplazamiento del pistón se considera como una aproximación ala deformación que se presenta en el material.

10 REPORTE 1.- Realizar la gráfica de esfuerzo contra deformación unitaria, la total y la amplificada hasta cedencia. 2.- Calcular y obtener las características y propiedades mecánicas del material ensayado. 3.- Conclusiones y observaciones del ensayo. BIBLIOGRAFÍA: 1.- Ensaye e inspección en los materiales Autor : Davis,Troxell Y Wiskocil Editorial:. C.E.C.S.A. 2.- AST.M. Handbook Volumen 3.01, 8.01, Estándar E9 3.- Resistencia de los materiales Autor: Beer Y Johnston Editorial: Mc Graw-Hill 4.- ASM HANDBOOK Vol 8 Pruebas mecánicas ASM